KR100490812B1 - Self-aligned coaxial via capacitors - Google Patents

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KR100490812B1
KR100490812B1 KR10-2002-7008314A KR20027008314A KR100490812B1 KR 100490812 B1 KR100490812 B1 KR 100490812B1 KR 20027008314 A KR20027008314 A KR 20027008314A KR 100490812 B1 KR100490812 B1 KR 100490812B1
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키소레 채크라보르티
토마스 도리
씨. 미첼 가너
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인텔 코오퍼레이션
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Abstract

동축 커패시터(coaxial capacitor)의 다양한 실시예는 블라인드 비어(blind via), 매립된 비어(buried via), 도금된 관통 구멍(plated through hole)을 포함하는 비어에 자기 정렬되어 형성된다. 동축 커패시터는 도금된 비어의 도금(125)을 제1 전극으로서 사용하는데 적용된다. 유전층(130)은 비어의 일부가 채워지지 않은 채 제1 전극(125)에 놓이도록 형성된다. 제2 전극(135)은 유전층(130)에 의해 채워지지 않은 비어의 부분에 형성된다. 이러한 동축 커패시터는 전자 장치에서 신호 및 전력 노이즈를 줄이고 또는 줄이거나 전력의 오버슈트(overshoot) 및 드룹(droop)을 줄이기 위해 디커플링(decoupling) 및 전력 둔화(power dampening) 응용에 사용하는 것이 적합하다. 이러한 응용에 대해, 종종 수천이 되는 복수의 동축 커패시터가 커패시터의 소정의 레벨을 달성하기 위하여 병렬로 결합되는 것이 일반적으로 기대된다.Various embodiments of coaxial capacitors are formed self-aligned in vias that include blind vias, buried vias, and plated through holes. The coaxial capacitor is applied to use plating 125 of plated vias as the first electrode. The dielectric layer 130 is formed so that a portion of the via lies on the first electrode 125. The second electrode 135 is formed in the portion of the via not filled by the dielectric layer 130. Such coaxial capacitors are suitable for use in decoupling and power dampening applications to reduce or reduce signal and power noise in electronic devices, or to reduce overshoot and droop in power. For this application, it is generally expected that a plurality of coaxial capacitors, often several thousand, will be combined in parallel to achieve the desired level of capacitors.

Description

자기 정렬 동축 비어 커패시터{SELF-ALIGNED COAXIAL VIA CAPACITORS}Self Aligning Coaxial Via Capacitors {SELF-ALIGNED COAXIAL VIA CAPACITORS}

본 발명은 일반적으로 커패시터에 관한 것이며, 특히 비어들에 형성된 자기 정렬 동축 커패시터들, 그 커패시터들을 이용하는 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to capacitors, and more particularly to self-aligned coaxial capacitors formed in vias, an apparatus using the capacitors and a method of manufacturing the same.

전자회로, 특히 컴퓨터 및 계측 회로는 최근에 더욱 강력해지고 빨라졌다. 관련 스펙트럼 성분이 10 GHz를 넘어섬에 따라 회로 주파수가 수백 MHz를 넘어서기 때문에, DC 전력 및 접지 라인에서의 노이즈는 점점 문제가 된다. 이러한 노이즈는 공지된 바와 같이, 예컨대 유도성 및 용량성 기생소자 때문에 발생할 수 있다. 그러한 노이즈를 줄이기 위해서는 디커플링(decoupling) 커패시터로 알려진 커패시터가 회로에 안정된 신호나 안정된 전력을 공급하는데 종종 사용된다. 디커플링 커패시터는 일반적으로 효과를 증가시키기 위해 실제만큼이나 로드(load)에 가깝게 위치한다.Electronic circuits, especially computers and instrumentation circuits, have become more powerful and faster in recent years. As circuit frequencies exceed hundreds of MHz as the relevant spectral components exceed 10 GHz, noise in DC power and ground lines becomes increasingly problematic. Such noise can occur as is known, for example because of inductive and capacitive parasitics. To reduce such noise, capacitors, known as decoupling capacitors, are often used to provide a stable signal or stable power to the circuit. Decoupling capacitors are generally located as close to the load as possible to increase the effect.

커패시터는 계산을 수행하는 프로세서에 의해 야기된 전압의 즉각적인 요구와 같은 전력을 전자 장치가 사용하기 시작할 때 전력의 드룹(droop)을 둔화시키고, 전자 장치가 켜질 때 전력의 오버슈트(overshoot)를 둔화시키는 데에도 사용된다.Capacitors slow down the droop of power when the electronic device begins to use power, such as the immediate demand of the voltage caused by the processor performing the calculation, and slow down overshoot of the power when the electronic device is turned on. It is also used to make it work.

종종, 커패시터는 프로세서나 프로세서가 탑재되는 패키지 기판과 같은 전자 장치에 표면 실장된다. 다른 해결책은 고밀도 상호 접속(HDI) 기판 및 세라믹 다층 구조와 같은 기판 내에 구현되거나 집적되는 평면 커패시터의 형성을 포함한다. 전자 장치가 계속 진보함에 따라, 감소된 인덕턴스 레벨에서의 디커플링 및 전력 완충(dampening)에 대해 더 높은 레벨의 커패시턴스에 대한 필요성이 증가한다.Often, capacitors are surface mounted in electronic devices such as a processor or a package substrate on which the processor is mounted. Another solution includes the formation of planar capacitors implemented or integrated within substrates such as high density interconnect (HDI) substrates and ceramic multilayer structures. As electronic devices continue to advance, the need for higher levels of capacitance for decoupling and power damping at reduced inductance levels increases.

점점 감소된 장치의 크기 및 패킹 밀도에서, 표면에 탑재되는 커패시터에 대한 활용 가능한 면적(real estate)은 제한 요소이다. 또한, 평면 커패시터에 대하여, 점점 더 높은 커패시턴스를 요구하게 되면 점점 더 큰 표면 면적이 필요하게 된다. 이것은 단락 또는 누설의 위험성을 증가시켜 장치의 수율을 감소시키고, 장치의 신뢰도에 대한 관심을 증가시킨다.With increasingly reduced device size and packing density, the available real estate for capacitors mounted on the surface is a limiting factor. In addition, for planar capacitors, higher and higher capacitances require larger surface areas. This increases the risk of shorting or leakage, reducing the yield of the device and increasing the concern for the reliability of the device.

상기 관심으로부터 알 수 있듯이, 전자 집적 회로 장치의 제조 및 동작에 대안적인 커패시턴스 해결책이 필요하다.As can be seen from the above interest, there is a need for an alternative capacitance solution for the fabrication and operation of electronic integrated circuit devices.

<발명의 요약>Summary of the Invention

일 실시예로, 본 발명은 커패시터를 제공한다. 커패시터는 기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고 기판의 제1 면으로부터 기판의 제2 면으로 연장되는 비어를 포함하고, 제1 면은 측벽들로부터 외부로 연장된다. 커패시터는 비어의 측벽들 및 기판의 제1 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극을 더 포함한다. 커패시터는 또한 제1 전극의 적어도 제1 부분에 놓이고, 비어의 나머지 부분이 채워지지 않도록 형성된 유전층을 더 포함하고, 제1 전극의 제1 부분은 측벽들 내에 존재한다. 커패시터는 또한 비어의 나머지 부분에 형성된 제2 전극을 더 포함한다. In one embodiment, the present invention provides a capacitor. The capacitor includes a via having sidewalls defined by the substrate and extending from the first side of the substrate to the second side of the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls. The capacitor further includes a first electrode lying on the sidewalls of the via and at least a portion of the first side of the substrate. The capacitor also lies in at least a first portion of the first electrode and further includes a dielectric layer formed such that the remaining portion of the via is not filled, wherein the first portion of the first electrode is present in the sidewalls. The capacitor also further includes a second electrode formed in the remaining portion of the via.

다른 실시예로, 본 발명은 커패시터 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 비어의 측벽들 및 기판의 제1 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극 층을 형성하는 단계를 포함하고, 비어의 측벽들은 기판의 제1 면으로부터 기판의 제2 면으로 연장되는 기판의 일부에 의해 규정되고, 제1 면은 측벽들로부터 외부로 연장된다. 상기 방법은 비어의 일부가 채워지지 않은 채 제1 전극 층의 적어도 제1 부분에 놓인 유전층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 제1 전극 층의 제1 부분은 측벽들 내에 존재한다. 상기 방법은 또한 유전층에 의해 채워지지 않은 비어의 부분에 도전성 물질을 형성하는 단계를 포함하는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함한다.In another embodiment, the present invention provides a method of manufacturing a capacitor. The method includes forming sidewalls of the via and a first electrode layer overlying at least a portion of the first side of the substrate, the sidewalls of the via extending from the first side of the substrate to the second side of the substrate. Defined by some, the first face extends outwardly from the side walls. The method further includes forming a dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, with a portion of the via not filled, wherein the first portion of the first electrode layer is in the sidewalls. The method also further includes forming a second electrode comprising forming a conductive material in the portion of the via not filled by the dielectric layer.

또 다른 실시예로, 본 발명은 전자 장치를 동작하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 커패시터 각각에 대한 제1 전극을 제1 전위에 결합하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 복수의 커패시터의 각각에 대한 제2 전극을 제2 전위에 결합하는 단계를 더 포함한다. 복수의 커패시터 각각은 전자 장치를 지탱하는 기판의 복수의 비어 중의 하나에 형성되고 복수의 비어에 일대일 관계로 형성된 자기 정렬 동축 커패시터이다.In another embodiment, the present invention provides a method of operating an electronic device. The method includes coupling a first electrode for each of the plurality of capacitors to a first potential. The method further includes coupling a second electrode for each of the plurality of capacitors to a second potential. Each of the plurality of capacitors is a self-aligned coaxial capacitor formed in one of the plurality of vias of the substrate supporting the electronic device and formed in a one-to-one relationship to the plurality of vias.

또 다른 실시예로, 본 발명은 전자 장치를 제공한다. 전자 장치는 제1 전위 소스, 제2 전위 소스 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하다. 적어도 하나의 커패시터는 기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고 기판의 제1 면으로부터 기판의 제2 면으로 연장되는 비어를 포함하고, 제1 면은 측벽들로부터 외부로 연장된다. 적어도 하나의 커패시터는 비어의 측벽들 및 기판의 제1 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극을 더 포함한다. 적어도 하나의 커패시터는 또한 제1 전극의 적어도 제1 부분에 놓이고, 비어의 나머지 부분이 채워지지 않도록 형성된 유전층을 더 포함하고, 제1 전극의 제1 부분은 측벽들 내에 존재한다. 적어도 하나의 커패시터는 또한 비어의 나머지 부분에 형성된 제2 전극을 포함한다.In another embodiment, the present invention provides an electronic device. The electronic device includes a first potential source, a second potential source and at least one capacitor. At least one capacitor includes a via having sidewalls defined by the substrate and extending from the first side of the substrate to the second side of the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls. The at least one capacitor further comprises a first electrode overlying the sidewalls of the via and at least a portion of the first side of the substrate. The at least one capacitor also lies in at least a first portion of the first electrode and further includes a dielectric layer formed such that the remaining portion of the via is not filled, wherein the first portion of the first electrode is in the sidewalls. The at least one capacitor also includes a second electrode formed in the remaining portion of the via.

본 발명의 기타 실시예들은 범위를 달리하는 방법, 장치 및 시스템을 포함한다.Other embodiments of the invention include methods, apparatus, and systems of varying scope.

도 1a 내지 1f는 여러 처리 단계에서의 자기 정렬 동축 커패시터의 단면도.1A-1F are cross-sectional views of self-aligned coaxial capacitors at various processing steps.

도 2는 자기 정렬 동축 커패시터의 단면도.2 is a cross-sectional view of a self-aligned coaxial capacitor.

도 3a 내지 3f는 여러 처리 단계에서의 자기 정렬 동축 커패시터의 단면도.3A-3F are cross-sectional views of self-aligned coaxial capacitors at various processing steps.

다음의 상세한 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들로서 도시된 여기서 일부를 나타낸 첨부된 도면을 참조한다. 이 실시예들은 아주 상세하게 설명되어서 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 실시할 수 있고, 다른 실시예도 사용될 수 있고, 구조적, 논리적, 전기적 변경이 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미에서가 아니라, 본 발명의 범위가 단지 첨부된 청구항과 그로 인한 균등물에 의해서만 한정될 수 있다. 도면에서의 유사한 번호는 유사한 구성 성분을 나타내고 이는 그 내용으로부터 명확하다.DETAILED DESCRIPTION In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, some of which are shown here as specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in detail so that those skilled in the art can practice the invention, other embodiments can be used, and structural, logical and electrical changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It will be understood that it can be done. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention may be limited only by the appended claims and equivalents thereto. Like numbers in the drawings indicate like elements and are apparent from the description.

다양한 실시예가 마이크로프로세서 패키지 응용에 대해 구현된 커패시터를 내용으로 기술될 것이다. 마이크로프로세서 패키지의 일 예는 인쇄 회로 기판(PCB)에 탑재된 집적 회로 반도체 다이의 패키지이고, PCB는 물리적으로 지탱하고, 보조 회로 및 구성 성분은 다이에 포함된 프로세서의 사용을 용이하게 한다. 그러나, 본 발명은 그리 제한된 것은 아니다. 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 다양한 실시예들이 마더보드 및 다른 인쇄 회로 기판, 고밀도 상호 접속(HDI) 기판 및 세라믹 다층 기판과 같은 기타의 다층 전자 기판 이외에 다른 전자 장치와 관련하여 사용하는데 적용됨을 알 것이다. 또한, 다양한 실시예는 실질적으로 원통형 구조로서 커패시터의 제조 및 특성화를 설명한다. 그러나, 수학적 특성화가 기하구조에서의 분명한 차이를 위해 수정된다면 다른 기하구조가 다양한 실시예에 사용하는데 적당하다.Various embodiments will be described with capacitors implemented for microprocessor package applications. One example of a microprocessor package is a package of integrated circuit semiconductor die mounted on a printed circuit board (PCB), where the PCB is physically retained and the auxiliary circuits and components facilitate the use of the processor contained in the die. However, the present invention is not so limited. Those skilled in the art will appreciate that various embodiments of the present invention may be utilized in connection with other electronic devices in addition to motherboards and other printed circuit boards, high density interconnect (HDI) substrates, and other multilayer electronic substrates such as ceramic multilayer substrates. It will be appreciated that this applies to use. In addition, various embodiments describe the manufacture and characterization of capacitors as substantially cylindrical structures. However, other geometries are suitable for use in various embodiments if the mathematical characterization is modified for obvious differences in geometry.

도 1a는 비어(105)를 나타낸다. 비어는 적어도 기판의 한 층을 통하여 연장되는 개구부(opening)이고, 기판의 한 층 상의 회로를 그 층의 반대편 표면 상의 회로 또는 기판의 하나 이상의 다른 층 상의 회로와 전기적으로 상호 접속하는데 사용된다. 일반적인 비어는 기판(100)의 단일 층을 통하여 연장될 때 대략 150㎛의 직경 및 대략 25-40㎛의 길이를 갖는다. 기판(100)은 하나 이상의 층을 가질 수 있다. 비어(105)는 기판(100)의 부가 층들에 의해 위 및/또는 아래로 바운드될 수 있다. 단지 일단에 바운드된 비어는 종종 블라인드 비어(blind via)로 불린다. 양단에 바운드된 비어는 종종 매립된 비어(buried via)로 불린다. 기판(100)의 모든 층을 통하여 연장되는 비어는 종종 관통구멍(through hole)으로 불린다. 일반적인 관통구멍은 대략 250㎛의 직경과 대략 800㎛의 길이를 갖는다. 비어 크기의 전술한 예가 일반적으로 고려되지만, 본 발명의 다양한 실시예는 그러한 크기에 제한되지 않는다. 또한, 후속적인 예시적인 크기는 마찬가지로 제한적이지 않다. 산업에서의 경향이 관련 비용 및 성능 이익을 위해 장치의 크기를 일반적으로 줄이려는 것임을 알 수 있다.1A shows a via 105. The via is an opening that extends through at least one layer of the substrate and is used to electrically interconnect circuitry on one layer of the substrate with circuitry on the surface opposite the layer or circuitry on one or more other layers of the substrate. Typical vias have a diameter of approximately 150 μm and a length of approximately 25-40 μm when extending through a single layer of the substrate 100. Substrate 100 may have one or more layers. The via 105 may be bound up and / or down by additional layers of the substrate 100. Vias bounded only at one end are often called blind vias. Vias bounded at both ends are often referred to as buried vias. Vias that extend through all layers of the substrate 100 are often referred to as through holes. Typical through holes have a diameter of approximately 250 μm and a length of approximately 800 μm. While the foregoing examples of via sizes are generally contemplated, various embodiments of the present invention are not limited to such sizes. In addition, subsequent exemplary sizes are likewise not limiting. It can be seen that the trend in the industry is to generally reduce the size of the device for the associated cost and performance benefits.

비어(105)는 기판(100)에 의해 규정되고, 기판(100)의 제1 면(115)으로부터 기판(100)의 제2 면(120)으로 연장되는 측벽들(110)을 갖는다. 비어(105)는 기판에 개구부를 형성하기 위해 공지의 방법으로 형성된다. 예들은 레이저 드릴링(drilling) 및 기계식 드릴링을 포함한다. 제1 면(115) 및 제2 면(120)은 측벽들(110)로부터 외부로 연장된다.The via 105 is defined by the substrate 100 and has sidewalls 110 extending from the first surface 115 of the substrate 100 to the second surface 120 of the substrate 100. The vias 105 are formed by known methods to form openings in the substrate. Examples include laser drilling and mechanical drilling. First side 115 and second side 120 extend outwardly from sidewalls 110.

도 1b에서, 제1 전극(125)은 측벽들(110)에 놓여 형성된다. 일 실시예로, 제1 전극(125)은 제1 면(115)의 적어도 일부 및 제2 면(120)의 적어도 일부에 놓이도록 더 연장된다. 다른 실시예로, 제1 전극(125)은 제1 면(115)의 적어도 일부에 놓이도록 연장될 수 있으나, 제2 면(120)의 어느 부분에도 놓이지 않는다. 제1 전극(125)은 일반적으로 비어(105)를 형성하는 표준 처리의 일부로서 형성되고 상호 접속을 위해 사용되는 도전 층을 나타낸다. 제1 전극(125)을 형성하고 나면, 비어는 일반적으로 도금된 비어(plated via) 또는 도금된 관통구멍(plated through hole)으로 간주된다.In FIG. 1B, the first electrode 125 is formed on the sidewalls 110. In one embodiment, the first electrode 125 further extends to lie at least a portion of the first surface 115 and at least a portion of the second surface 120. In another embodiment, the first electrode 125 may extend so as to lie on at least a portion of the first side 115, but not on any portion of the second side 120. First electrode 125 generally represents a conductive layer that is formed as part of standard processing to form vias 105 and used for interconnection. After forming the first electrode 125, the vias are generally considered plated vias or plated through holes.

비어(105)의 사용에서, 제1 전극(125)은 일반적으로 제1 면(115) 상의 회로를 제2 면(120) 상의 회로로 연결하는데 사용된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제1 전극은 제1 면(115) 상의 회로를 제1 면(115)과 제2 면(120) 사이의 다양한 중간 층 상의 회로에 연결하는데 사용될 수 있다. 일 실시예로, 제1 전극(125)은 구리(Cu)를 포함한다. 구리는 인쇄 회로 기판(PCB) 제조에 사용되는 일반적인 도금 물질이다. 일 실시예에서, 제1 전극(125)은 스퍼터 퇴적(sputter-deposited) 또는 무전해 퇴적(electroless-deposited) 구리와 같은 시드 층(seed layer)을 기판(100) 상에 퇴적한 후 그 시드 층 상에 구리층을 전해 도금한다.In the use of the via 105, the first electrode 125 is generally used to connect a circuit on the first side 115 to a circuit on the second side 120. Additionally or alternatively, the first electrode can be used to connect a circuit on the first face 115 to a circuit on various intermediate layers between the first face 115 and the second face 120. In one embodiment, the first electrode 125 includes copper (Cu). Copper is a common plating material used to manufacture printed circuit boards (PCBs). In one embodiment, first electrode 125 deposits a seed layer, such as sputter-deposited or electroless-deposited copper, onto substrate 100 and then seed layer. A copper layer is electroplated on it.

다른 실시예로, 제1 전극(125)은 표준 포토리쏘그래피 기법을 사용하여 형성된다. 이 기법은 포토리쏘그래피 마스크를 기판(100)의 일면 상에 패터닝(patterning)하여, 제1 전극(125)을 형성하기를 바라는 곳인 기판(100)의 그 부분을 노출상태로 남겨놓는 것을 포함한다. 도전 물질 층이 이후 물리적 또는 화학적 기상 증착법(PVD 또는 CVD)에 의해 노출된 부분에 퇴적된 후 마스크 및 그 위에 놓인 퇴적 물질을 제거한다. 스크린 프린팅(screen printing) 또는 다른 도전 잉크(conductive ink)의 프린팅과 같은 제1 전극을 퇴적하는 다른 방법들은 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. In another embodiment, the first electrode 125 is formed using standard photolithography techniques. This technique involves patterning a photolithography mask on one side of the substrate 100, leaving portions of the substrate 100 exposed, where it is desired to form the first electrode 125. . The conductive material layer is then deposited on the exposed portions by physical or chemical vapor deposition (PVD or CVD) to remove the mask and the deposited material thereon. Other methods of depositing the first electrode, such as screen printing or printing of other conductive inks, will be apparent to those of ordinary skill in the art.

도 1c에서, 유전층(130)은 유전 물질을 포함하여 형성된다. 일 실시예로, 유전층(130)은 탄탈륨 산화물(Ta2O5)과 같은 금속 산화물을 포함한다. 일 실시예의 금속 산화물은 금속 층을 형성하기 위해 금속 타겟으로부터의 스퍼터 퇴적에 의해 형성될 수 있고, 금속 산화물을 형성하기 위해 약산의 전해질에서 금속 층을 양극산화처리(anodizing)하여 형성될 수 있다. 일 실시예로, 약산의 전해질은 유기산, 예컨대, 중량으로 대략 5% 보다 적은 구연산 희석 비수용액이다. 이 약산의 전해질은 더 낮은 함유물(inclusion), 이로 인한 더 낮은 스트레스(stress)를 갖는 막을 생성할 것으로 기대된다. 산화물의 두께는 제어된 전압의 인가를 통하여 제어될 수 있다. 예컨대, 금속 산화물의 형성을 위해 탄탈륨 층을 사용하는 경우, 대략 60V의 인가 전압이 대략 900Å의 탄탈륨 산화물의 두께를 생성할 것이다. 유전층(130)에 산화되지 않은 금속을 남겨 놓는 것은, 그 금속이 제1 전극(125)과 유전층(130) 사이의 계면에 존재하고 그 도전성이 제공되면 최종 커패시턴스에 불리한 영향을 주지는 않기 때문에 중요하지 않다.In FIG. 1C, dielectric layer 130 is formed comprising a dielectric material. In one embodiment, dielectric layer 130 includes a metal oxide, such as tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). The metal oxide of one embodiment may be formed by sputter deposition from a metal target to form a metal layer, and may be formed by anodizing the metal layer in an electrolyte of weak acid to form the metal oxide. In one embodiment, the weak acid electrolyte is an organic acid, such as less than about 5% citric acid dilute nonaqueous solution by weight. This weak acid electrolyte is expected to produce a membrane with lower inclusions, thereby lower stress. The thickness of the oxide can be controlled through the application of a controlled voltage. For example, when using a tantalum layer for the formation of a metal oxide, an applied voltage of approximately 60V would produce a thickness of approximately 900 kV tantalum oxide. Leaving an unoxidized metal in the dielectric layer 130 is important because the metal is present at the interface between the first electrode 125 and the dielectric layer 130 and its conductivity does not adversely affect the final capacitance. Not.

새도우 마스크(shadow mask; 185)의 사용을 통하여, 탄탈륨과 같은 금속 층은 PVD에 의해 새도우 마스크(185)에 의해 커버되지 않은 영역들에 퇴적될 수 있다. 새도우 마스크(185)는 퇴적을 바라지 않는 영역들을 막거나 또는 마스크하기 위해 기판(100) 상에 또는 기판(100)에 근접하게 놓인 기계식 마스크이다. 일 실시예로, 스퍼터링과 같은 PVD 공정은 기판(100)의 양면(115, 120)으로부터 수행되어 유전층(130)은 제1 면(115)의 일부 이외에 제2 면(120)의 일부에도 놓이도록 형성된다. 다른 실시예로, 스퍼터링과 같은 PVD 공정은 단지 기판(100)의 제1 면(115)으로부터 수행되어 유전층(130)은 제1 면(115)의 일부에 놓이지만 제2 면(120)의 일부에는 놓이지 않도록 형성된다. 대안으로, 금속 층은 전해 도금 또는 포토리쏘그래피 기법에 의해 퇴적될 수 있고 약산의 전해질에서의 양극산화처리에 의해 금속 산화물로 바뀔 수 있다.Through the use of a shadow mask 185, a metal layer, such as tantalum, may be deposited in the areas not covered by the shadow mask 185 by PVD. The shadow mask 185 is a mechanical mask placed on or in proximity to the substrate 100 to prevent or mask areas that do not wish to be deposited. In one embodiment, a PVD process, such as sputtering, is performed from both sides 115 and 120 of the substrate 100 such that the dielectric layer 130 is also placed on a portion of the second side 120 in addition to a portion of the first side 115. Is formed. In another embodiment, a PVD process, such as sputtering, is only performed from the first side 115 of the substrate 100 such that the dielectric layer 130 lies on a portion of the first side 115 but a portion of the second side 120. It is formed so as not to lie. Alternatively, the metal layer may be deposited by electrolytic plating or photolithography techniques and converted into metal oxides by anodization in the electrolyte of weak acid.

유전층(130)을 형성하기 위해 양극산화처리 또는 유사한 반응 공정을 사용하는 실시예들에서, 아래에 놓인 제1 전극(125)은 공격받기 쉽다. 제1 전극(125)의 노출된 영역들을 그러한 공격으로부터 보호하는 것이 이로울 수 있다. 일 예는 유전층(130)을 양극산화처리하기 전에 패터닝된 포토리지스트 물질과 같은 보호 층을 제1 전극(125)의 노출된 부분에 도포하는 것을 포함한다. 다른 예는 금속 블랭킷 층(blanket layer of metal)을 제1 전극(125) 위에 도포하고 패터닝된 포토리지스트 물질을 사용하는 것과 같이 미래의 유전층(130)을 규정하는 금속 블랭킷 층의 그 부분만을 선택적으로 양극산화처리하는 것을 포함한다. 금속을 대응하는 금속 산화물로 변환시키고 나서, 보호 층 및 다른 위에 놓인 물질은 제거될 것이다. 또한, 접착 층(adhesion layer)은 유전층(130)을 형성하기 전에 제1 전극(125)에 도포되고, 접착 층은 유전층(130)을 형성하는 동안 제1 전극(125)의 노출된 부분들을 보호하는데 기여할 것이다.In embodiments using anodization or similar reaction processes to form the dielectric layer 130, the underlying first electrode 125 is susceptible to attack. It may be beneficial to protect the exposed areas of the first electrode 125 from such an attack. One example includes applying a protective layer, such as a patterned photoresist material, to the exposed portion of the first electrode 125 before anodizing the dielectric layer 130. Another example is to selectively apply only that portion of the metal blanket layer that defines the dielectric layer 130 of the future, such as applying a blanket layer of metal over the first electrode 125 and using a patterned photoresist material. And anodizing. After converting the metal to the corresponding metal oxide, the protective layer and other overlying material will be removed. In addition, an adhesion layer is applied to the first electrode 125 prior to forming the dielectric layer 130, and the adhesion layer protects the exposed portions of the first electrode 125 while forming the dielectric layer 130. Will contribute to

또한, 유전층(130)은 양극산화처리 또는 다른 산화 기법 없이도 다중 원소 타겟들로부터의 반응성 스퍼터링을 통하여 또는 유전 물질의 복합 타겟으로부터 RF 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다. 유기 금속 CVD(MOCVD) 및 졸-겔(sol-gel) 기법은 금속 산화물 유전체를 직접 형성하는데 더 사용된다. 유전 물질 층을 형성하는 다른 기법은 공지이고, 화학 기상 증착(CVD) 및 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)을 포함할 수 있다. 또한, 다른 유전 물질들이 다양한 실시예에 사용될 수 있다. 다른 유전 물질의 예들은 MOCVD에 의해 또는 복합 타겟으로부터의 스퍼터링에 의해 종종 형성되는, 스트론튬 티탄산염(SrTiO3), 바륨 티탄산염(BaTiO3), 바륨 스트론튬 티탄산염(BaSrTiO3; BST), 납 지르코늄 티탄산염(PbZrTiO3; PZT), 알루미늄 산화물(Al2O3) 또는 지르코늄 산화물(Zr2O3)을 포함한다. 또한, 예들은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN) 및 실리콘 산화 질화물(SiOxNy)과 같은 보다 많은 통상의 유전 물질을 포함한다.In addition, dielectric layer 130 may be formed through reactive sputtering from multiple element targets or by RF sputtering from a composite target of dielectric material without anodizing or other oxidation techniques. Organometallic CVD (MOCVD) and sol-gel techniques are further used to directly form metal oxide dielectrics. Other techniques for forming the dielectric material layer are known and may include chemical vapor deposition (CVD) and plasma chemical vapor deposition (PECVD). In addition, other dielectric materials may be used in various embodiments. Examples of other dielectric materials are strontium titanate (SrTiO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), barium strontium titanate (BaSrTiO 3 ; BST), lead zirconium, which are often formed by MOCVD or by sputtering from a composite target Titanate (PbZrTiO 3 ; PZT), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or zirconium oxide (Zr 2 O 3 ). Examples also include more conventional dielectric materials such as silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), and silicon oxynitride (SiO x N y ).

설계자는 퇴적 기법을 선택하는 경우 동작 조건 특히 온도를 고려해야 한다. 유기 기판은 일반적으로 대략 250℃ 아래의 처리 온도를 필요로 하는 반면, 전술한 퇴적 기법의 어떤 것은 대략 550℃를 넘는 동작 온도를 필요로 할 수 있다. 일 예로서, 상술한 티탄산염과 같은 높은 유전 상수를 갖는 많은 금속 산화물은 유전 상수의 최대 값을 얻기 위해 퇴적에 후속하는 어닐링 공정 또는 고온의 고밀도화 공정을 사용한다. 이 고밀도화 공정은 대략 700-1000℃의 온도에 도달할 수 있고, 유기 기판에는 맞지 않을 수 있다. 그러나, 이 고밀도화 공정은 세라믹 기판과 같은 고온 저항을 갖는 기판에는 적당할 것이다. 어떤 실시예에서는, 유전 물질을 제1 전극(125)에 접착하는 것은 구리 전극의 블랙 산화 처리(black oxide treatment)와 같은 제1 전극(125)의 제어를 통하여 향상될 수 있다. 그러나, 이 처리는 일반적으로 구리 표면을 거칠게 하고, 후속하는 유전층에 결함을 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.The designer must consider operating conditions, especially temperature, when choosing the deposition technique. Organic substrates generally require processing temperatures below approximately 250 ° C., while some of the deposition techniques described above may require operating temperatures above approximately 550 ° C. As an example, many metal oxides with high dielectric constants, such as the titanates described above, use an annealing process or a high temperature densification process following deposition to obtain the maximum value of the dielectric constant. This densification process can reach temperatures of approximately 700-1000 ° C. and may not be suitable for organic substrates. However, this densification process would be suitable for substrates having high temperature resistance, such as ceramic substrates. In some embodiments, bonding the dielectric material to the first electrode 125 may be enhanced through control of the first electrode 125, such as black oxide treatment of the copper electrode. However, this treatment is generally undesirable because it can roughen the copper surface and cause defects in subsequent dielectric layers.

유전층(130)은 제1 전극(125)의 적어도 제1 부분에 놓이도록 형성되고, 제1 전극(125)의 제1 부분은 측벽들(110) 내에 존재하는 부분이다. 또한, 유전층(130)은 비어(105)의 나머지 부분이 채워지지 않도록 형성된다. 도 1c에 도시한 바와 같이, 일 실시예로 앞서 기술되었듯이, 유전층(130)은 제1 면(115)의 일부에 놓인 제1 전극(125)의 제2 부분에 놓이도록 연장될 수 있다. 제1 전극(125)의 이 제2 부분은 제2 면(120)의 일부에 더 놓일 수 있다. 제1 전극(125)의 제2 부분 위의 유전층(130)의 연장은 이하 명백해질 제1 전극(125)과 후속하는 전극의 분리에 관한 어떤 이점을 제공한다. 그러나, 제1 면(115) 상의 제1 전극(125)의 적어도 일부는 유전층(130)에 의해 커버되지 않는채 남아 있다.The dielectric layer 130 is formed to lie in at least a first portion of the first electrode 125, and the first portion of the first electrode 125 is a portion present in the sidewalls 110. In addition, the dielectric layer 130 is formed so that the remaining portion of the via 105 is not filled. As illustrated in FIG. 1C, as described above in one embodiment, the dielectric layer 130 may extend to lie in a second portion of the first electrode 125 lying on a portion of the first face 115. This second portion of the first electrode 125 may further lie on a portion of the second face 120. The extension of the dielectric layer 130 over the second portion of the first electrode 125 provides some advantage with regard to the separation of the first electrode 125 and subsequent electrodes, which will become apparent below. However, at least a portion of the first electrode 125 on the first face 115 remains uncovered by the dielectric layer 130.

도 1d에서, 제2 전극(135)은 유전층(130)에 의해 채워지지 않은 비어(105)의 나머지 부분에 형성된다. 일 실시예에서, 제2 전극(135)은 비어(105)의 나머지 부분을 도전성 페이스트(conductive paste)로 채움으로써 형성된다. 일 실시예로, 도전성 페이스트는 경화(curing)된다.In FIG. 1D, the second electrode 135 is formed in the remaining portion of the via 105 that is not filled by the dielectric layer 130. In one embodiment, the second electrode 135 is formed by filling the remainder of the via 105 with conductive paste. In one embodiment, the conductive paste is cured.

대안으로, 구리와 같은 금속의 전해 도금에 선행하는 무전해 도금(electroless plating)이 제2 전극(135)으로서 유전층(130)에 놓인 전기 도금된 금속 층을 형성하기 위해 일 실시예로 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 제2 전극(135)은 일반적으로 유전층(130)에 의해 채워지지 않은 비어(105)의 나머지 부분의 구조에 의해 규정된 속이 빈 구조(hollow structure)를 갖게 될 것이고, 비어(105)의 나머지 부분을 완전히 채울 수 있다. 본 실시예에서 결과로 초래된 전기 도금된 금속 층에 의해 채워지지 않은 비어(105)의 어떤 부분도 예컨대 공지의 폴리머 비어 플러그(polymer via plug)로 선택적으로 채워질 수 있다. 제1 전극(125)의 형성에 대해 기술된 많은 방법에서와 같이, 다른 방법이 또한 유전층(130)에 의해 채워지지 않은 비어(105)의 나머지 부분에 제2 전극(135)으로서 도전 물질을 형성하기 위해 사용될 수 있다.Alternatively, electroless plating, followed by electrolytic plating of a metal such as copper, may be used in one embodiment to form an electroplated metal layer that is placed on dielectric layer 130 as second electrode 135. . In this embodiment, the second electrode 135 will generally have a hollow structure defined by the structure of the remaining portion of the via 105 that is not filled by the dielectric layer 130. The rest of 105) can be filled completely. Any portion of the vias 105 that are not filled by the resulting electroplated metal layer in this embodiment may optionally be filled with, for example, known polymer via plugs. As in many of the methods described for the formation of the first electrode 125, other methods also form a conductive material as the second electrode 135 in the remaining portion of the via 105 that is not filled by the dielectric layer 130. Can be used to

도 1e에서, 제1 전극(125)을 제2 전극(135)과 분리시키기 위해 필요하다면 제2 전극(135)의 과잉 부분(excess portion)이 제거된다. 일 실시예로, 제2 전극(135)의 과잉 부분의 제거는 물질을 물리적으로 마멸(abrading)시키기 위해 화학-기계적 평탄화(CMP)를 포함한다. 제2 전극(135)의 과잉 부분을 제거하는 것은 제1 면(115)나 제2 면(120)에 놓인 유전층(130)의 일부를 제거하는 것을 포함한다. 제1 전극(125)과 제2 전극(135) 사이의 단락(shorting)이나 브리징(bridging)의 가능성을 줄이기 위해, 제1 면(115) 및 제2 면(120)에 놓인 유전층(130)의 적어도 일부를 유지하는 것을 바라지만, 이는 필요하지 않다. 또한, 제2 전극(135)의 과잉 부분을 제거하는 것은 제2 면(120)에 놓인 모든 물질 즉, 제2 면(120)에 놓인 제2 전극(135), 유전층(130) 및 제1 전극(125)의 부분을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 제2 전극(135)의 과잉 부분의 제거는 제1 전극(125)의 표면 상에 분리된 부분(137)을 남길 수 있다. 그러나, 제2 전극(135)의 이 분리된 부분(137)은 유전층(130)에 의해 제2 전극(135)과 분리되고 제1 전극(125)의 기능을 방해하지 않기 때문에 중요하지 않다.In FIG. 1E, excess portion of the second electrode 135 is removed if necessary to separate the first electrode 125 from the second electrode 135. In one embodiment, removal of excess portion of second electrode 135 includes chemical-mechanical planarization (CMP) to physically abrad the material. Removing the excess portion of the second electrode 135 includes removing a portion of the dielectric layer 130 lying on the first side 115 or the second side 120. In order to reduce the possibility of shorting or bridging between the first electrode 125 and the second electrode 135, the dielectric layer 130 on the first and second surfaces 115 and 120 is disposed. It is desired to keep at least some, but this is not necessary. In addition, removing the excess portion of the second electrode 135 may include all materials placed on the second surface 120, that is, the second electrode 135, the dielectric layer 130, and the first electrode placed on the second surface 120. May include removing a portion of 125. As shown in FIG. 1E, removal of the excess portion of the second electrode 135 may leave a separate portion 137 on the surface of the first electrode 125. However, this separated portion 137 of the second electrode 135 is not important because it is separated from the second electrode 135 by the dielectric layer 130 and does not interfere with the function of the first electrode 125.

도 1f에서, 제1 절연층(150)은 제1 전극(125), 유전층(130) 및 제2 전극(135)에 놓여 형성되고, 제1 전극(125)의 일부 및 제2 전극(135)의 일부를 노출시키도록 패터닝된다. 콘택(140, 142)은 각각 제1 전극(125) 및 제2 전극(135)의 노출된 부분과 결합하도록 형성된다. 도 1f에서, 콘택(140, 142)이 제1 면(115)에 인접하여 형성되고 있지만, 콘택 중 하나 또는 둘 다 선택적으로 제2 면(120)에 인접한 각각의 전극에 결합될 수 있다. 제2 절연층(155)은 콘택(140, 142) 및 제1 절연층(150)에 놓여 형성되고, 콘택(140)의 일부 및 콘택(142)의 일부를 노출시키도록 패터닝된다. 콘택(140)의 노출된 부분은 접지 전위(160)와 같은 제1 전위 소스와 결합하고, 콘택(142)의 노출된 부분은 공급 전위 Vcc(165)와 같은 제2 전위 소스에 결합한다. 결과로 초래된 자기 정렬 동축 커패시터(170)가 이 구성에서 전술한 바와 같이, 디커플링 및 전력 완충(dampening)에 적용되지만, 커패시터(170)는 어떠한 전자 장치 응용에도 사용될 수 있다.In FIG. 1F, the first insulating layer 150 is formed by being placed on the first electrode 125, the dielectric layer 130, and the second electrode 135, and a part of the first electrode 125 and the second electrode 135. Is patterned to expose a portion of the. The contacts 140 and 142 are formed to engage with the exposed portions of the first electrode 125 and the second electrode 135, respectively. In FIG. 1F, contacts 140 and 142 are formed adjacent to first surface 115, but one or both of the contacts may optionally be coupled to respective electrodes adjacent to second surface 120. The second insulating layer 155 is formed on the contacts 140 and 142 and the first insulating layer 150, and is patterned to expose a portion of the contact 140 and a portion of the contact 142. The exposed portion of contact 140 is coupled to a first potential source, such as ground potential 160, and the exposed portion of contact 142 is coupled to a second potential source, such as supply potential Vcc 165. The resulting self-aligned coaxial capacitor 170 is subjected to decoupling and power damping, as described above in this configuration, but the capacitor 170 can be used in any electronic device application.

커패시터(170)의 커패시턴스는 다음의 공식(도 2 참조)을 사용하여 추정될 수 있다.The capacitance of the capacitor 170 can be estimated using the following formula (see FIG. 2).

여기서, εr은 유전율 상수(8.854 x 10-12F/m)이고, ε0은 유전 물질의 유전 상수이고, r2는 동축 구조의 중심으로부터 제1 전극까지의 거리이고, r2는 제2 전극의 반경(r2-r1은 유전층의 두께)이며, L은 미터 단위의 비어의 길이이다.Where ε r is the dielectric constant (8.854 x 10 -12 F / m), ε 0 is the dielectric constant of the dielectric material, r 2 is the distance from the center of the coaxial structure to the first electrode, and r 2 is the second The radius of the electrode (r 2 -r 1 is the thickness of the dielectric layer) and L is the length of the via in meters.

마이크로프로세서의 전력 및 주파수 필요조건이 증가함에 따라, 디커플링 및 전력 완충에 대한 커패시턴스 필요조건도 또한 증가한다. 전술한 실시예에 따라 형성된 커패시터는 일반적으로 그러한 응용에 대해 일괄적으로 보통보다 작을 것이다. 그러나, 마이크로프로세서 패키지의 증가하는 복잡성으로 인하여 지지 기판의 설계에서 비어 및 관통구멍의 수는 증가된다. 일 예로, 요즘의 마이크로프로세서 패키지는 평균 250㎛의 직경(도금 후) 및 800㎛의 길이를 갖는 대략 2000개의 도금된 관통구멍 이외에 평균 150㎛의 직경(도금 후) 및 30㎛의 길이를 갖는 12000개 이상의 도금된 비어를 가질 수 있다. 도금된 비어들 및 관통구멍들 각각은 상술한 바와 같이 공급 및 접지 전위들에 결합되어 있어서, 병렬 커패시턴스를 형성하여 가산된다. 마이크로프로세서 패키지에 대한 결합 커패시턴스는 커패시터로서 사용된 비어들의 수, 유전 물질 및 유전체의 두께를 제어함으로써 소망하는 값으로 조절할 수 있다. 예컨대, 모든 도금된 비어들 및 도금된 관통구멍들에서 대략 0.1㎛의 유전체 두께 및 대략 25의 유전 상수를 갖는 탄탈륨 산화물 유전 물질을 사용하면, 대략 3㎌의 결합 커패시턴스가 본 예의 마이크로프로세서 패키지에 대해 얻어질 수 있다. 또 하나의 예로서, 대략 500의 유전 상수, 및 도금된 비어들에서 대략 0.05㎛의 유전체 두께, 도금된 관통구멍들에서는 대략 0.30㎛의 유전체 두께를 갖는 BST 유전 물질을 사용하면, 대략 34㎌의 결합 커패시턴스가 본 예의 마이크로프로세서 패키지에 대해 얻어질 수 있다.As the power and frequency requirements of the microprocessor increase, the capacitance requirements for decoupling and power buffering also increase. Capacitors formed in accordance with the above-described embodiments will generally be smaller than usual in batches for such applications. However, the increasing complexity of the microprocessor package increases the number of vias and through holes in the design of the support substrate. For example, modern microprocessor packages have an average diameter of 150 μm (after plating) and an average length of 30 μm in addition to approximately 2000 plated through holes having an average diameter of 250 μm (after plating) and a length of 800 μm. It may have more than one plated via. Each of the plated vias and through holes are coupled to supply and ground potentials as described above, so that they are added to form parallel capacitance. The coupling capacitance for the microprocessor package can be adjusted to a desired value by controlling the number of vias used as a capacitor, the thickness of the dielectric material and the dielectric. For example, using a tantalum oxide dielectric material having a dielectric thickness of approximately 0.1 μm and a dielectric constant of approximately 25 in all plated vias and plated through-holes, a coupling capacitance of approximately 3 μs is achieved for the microprocessor package of this example. Can be obtained. As another example, using a BST dielectric material having a dielectric constant of approximately 500, a dielectric thickness of approximately 0.05 μm in plated vias and a dielectric thickness of approximately 0.30 μm in plated through-holes, Coupling capacitance can be obtained for the microprocessor package of this example.

전술한 실시예들이 기판의 양 측면에 개구부를 갖는 비어 내의 커패시터의 형성을 설명하였지만, 블라인드 비어들은 부분적으로 기판을 통해서만 연장된다. 도 3a 내지 3f는 블라인드 비어에 형성된 동축 비어 커패시터의 일 실시예를 나타낸다. 기판의 위에 놓인 층의 후속적인 형성에 의해 블라인드 비어는 매립된 비어가 된다. 개개의 층을 형성하는 방법 및 물질에 대한 가이드 라인은 일반적으로 도 1a 내지 1f를 참조하여 위에서 제공된 바와 같다. 예외적인 것에 주목한다.Although the above embodiments described the formation of a capacitor in a via having openings on both sides of the substrate, the blind vias only extend partially through the substrate. 3A-3F illustrate one embodiment of a coaxial via capacitor formed in a blind via. Subsequent formation of the layer overlying the substrate causes the blind vias to be buried vias. Guidelines for materials and methods of forming individual layers are generally as provided above with reference to FIGS. 1A-1F. Note the exception.

도 3a는 비어(305)를 나타낸다. 비어(305)는 기판(300)의 적어도 한 층(302)을 통하여 연장되나, 기판(300)을 통하여는 연장되지 않는다. 비어(305)는 금속 또는 다른 도전성 런(run)(306)의 적어도 일부를 노출시키면서 기판(300)의 제2 층(304)에서 끝난다. 층(302)은 기판(300)의 하나 이상의 층을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 층(304)은 기판(300)의 하나 이상의 층을 나타낼 수 있다. 3A shows via 305. The via 305 extends through at least one layer 302 of the substrate 300 but does not extend through the substrate 300. Via 305 ends in second layer 304 of substrate 300 exposing at least a portion of a metal or other conductive run 306. Layer 302 may represent one or more layers of substrate 300. Likewise, layer 304 can represent one or more layers of substrate 300.

비어(305)는 기판(300)의 층(302)에 의해 규정되고, 기판(300)의 제1 면(315)으로부터 기판(300)의 제2 면(320)으로 연장되는 측벽들(310)을 갖는다. 제1 면(315)은 측벽들(310)로부터 외부로 연장된다. 제2 면(320)은 측벽들(310)로부터 내부로 연장된다. 비어(305)는 기판에 개구부를 형성하는 공지의 방법으로 형성된다. 예들은 레이저 드릴링 및 기계식 드릴링을 포함한다. 이러한 설명을 목적으로, 제2 면(320)은 실질적으로 평탄하다고 추정될 것이다. 그러나, 비어(305)를 형성하기 위해 사용된 형성 기법은 오목 또는 원뿔과 같은 비평면인 제2 면(320)을 생성할 수도 있다.Via 305 is defined by layer 302 of substrate 300, and sidewalls 310 extend from first side 315 of substrate 300 to second side 320 of substrate 300. Has The first surface 315 extends outward from the sidewalls 310. The second face 320 extends inwardly from the side walls 310. The via 305 is formed by a known method of forming openings in the substrate. Examples include laser drilling and mechanical drilling. For this purpose, it will be assumed that the second face 320 is substantially flat. However, the forming technique used to form the vias 305 may produce a second face 320 that is non-planar, such as concave or conical.

도 3b에서, 일 실시예로 제1 전극(325)은 측벽들(310) 및 제2 면(320)에 놓여 형성된다. 다른 실시예로, 제1 전극(325)은 측벽들(310)에 놓이지만 제2 면(320)의 일부를 노출되도록 형성된다. 이 실시예는 층(302, 304)을 적층(lamination)하기 전에 제1 전극(325)을 형성함으로써 얻어질 수 있다.In FIG. 3B, in one embodiment, the first electrode 325 is formed on the sidewalls 310 and the second surface 320. In another embodiment, the first electrode 325 lies on the sidewalls 310 but is formed to expose a portion of the second surface 320. This embodiment can be obtained by forming the first electrode 325 before laminating the layers 302, 304.

제1 전극(325)은 제1 면(315)의 적어도 일부에 놓이도록 더 연장된다. 제1 전극(325)은 일반적으로 비어(305)를 형성하는 표준 처리의 일부로서 형성된다. 비어(305)의 사용에서, 제1 전극(325)은 제1 면(315) 상의 회로를 도전성 런(run)(306)에 결합된 회로와 연결시키는데 일반적으로 사용된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제1 전극(325)은 제1 면(315) 상의 회로를 제1 면(315)과 제2 면(320) 사이의 다양한 중간층 상의 회로에 부가적인 도전성 런들을 통하여 연결시키는데 사용될 수 있다. 일 실시예로, 제1 전극(325)은 구리(Cu)를 포함한다.The first electrode 325 further extends to lie at least a portion of the first face 315. The first electrode 325 is generally formed as part of the standard treatment of forming the via 305. In the use of the via 305, the first electrode 325 is generally used to connect the circuit on the first face 315 with a circuit coupled to the conductive run 306. Additionally or alternatively, the first electrode 325 connects the circuit on the first face 315 through additional conductive runs to the circuit on the various interlayers between the first face 315 and the second face 320. Can be used to connect. In one embodiment, the first electrode 325 includes copper (Cu).

도 3c에서, 유전층(330)은 유전 물질을 함유하여 형성된다. 유전층(330)은 제1 전극(325)의 적어도 제1 부분에 놓이도록 형성되고, 제1 전극(325)의 제1 부분은 측벽들(310) 내에 존재하는 부분이다. 또한, 유전층(330)은 비어(305)의 나머지 부분이 채워지지 않도록 형성된다. 도 3c에 도시한 바와 같이, 유전층(330)은 제1 면(315)의 일부에 놓인 제1 전극(325)의 제2 부분에 놓이도록 연장될 수 있다. 제1 전극(325)의 제2 부분 위의 유전층(330)의 연장은 이하 명백해질 제1 전극(325)과 후속하는 전극의 분리에 관한 어떤 이점을 제공한다. 그러나, 제1 면(315) 상의 제1 전극(325)의 적어도 일부는 유전층(330)에 의해 커버되지 않는채 남아있다. 일 실시예로, 유전층(330)은 물리 기상 증착을 사용하여 형성될 수 있고, 도 1c를 참조하여 상술한 바와 같이 새도우 마스크(385)에 의해 규정될 수 있다. 대안적인 실시예는 유전층(130)을 참조하여 상술한 바와 같이 다른 유전 물질들 및 퇴적 기법들을 사용한다.In FIG. 3C, dielectric layer 330 is formed containing a dielectric material. The dielectric layer 330 is formed so as to lie in at least a first portion of the first electrode 325, and the first portion of the first electrode 325 is a portion present in the sidewalls 310. In addition, the dielectric layer 330 is formed so that the remaining portion of the via 305 is not filled. As shown in FIG. 3C, the dielectric layer 330 may extend to lie in a second portion of the first electrode 325 lying on a portion of the first face 315. The extension of the dielectric layer 330 over the second portion of the first electrode 325 provides some advantage with regard to the separation of the first electrode 325 and the subsequent electrode, which will be apparent below. However, at least a portion of the first electrode 325 on the first side 315 remains uncovered by the dielectric layer 330. In one embodiment, dielectric layer 330 may be formed using physical vapor deposition and may be defined by shadow mask 385 as described above with reference to FIG. 1C. Alternative embodiments use other dielectric materials and deposition techniques as described above with reference to dielectric layer 130.

도 3d에서, 제2 전극(335)은 유전층(330)에 의해 채워지지 않은 비어(305)의 나머지 부분에 형성된다. 일 실시예에서, 제2 전극(335)은 비어(305)의 나머지 부분을 도전성 페이스트로 채움으로써 형성된다. 일 실시예로, 도전성 페이스트는 경화된다.In FIG. 3D, the second electrode 335 is formed in the remaining portion of the via 305 not filled by the dielectric layer 330. In one embodiment, the second electrode 335 is formed by filling the remaining portion of the via 305 with a conductive paste. In one embodiment, the conductive paste is cured.

대안으로, 구리와 같은 금속의 전해 도금에 선행하는 무전해 도금이 제2 전극(335)으로서 유전층(330)에 놓인 전기 도금된 금속 층을 형성하기 위해 일 실시예에서 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 제2 전극(335)은 일반적으로 유전층(330)에 의해 채워지지 않은 비어(305)의 나머지 부분의 구조에 의해 규정된 속이 빈 구조를 갖게 될 것이고, 비어(305)의 나머지 부분을 완전히 채울 수 있다. 본 실시예에서 결과로 초래된 전기 도금된 금속 층에 의해 채워지지 않은 비어(305)의 임의의 부분이 예컨대 공지의 폴리머 비어 플러그로 선택적으로 채워질 수 있다. 제1 전극(125)의 형성에 대해 설명된 많은 방법에서와 같이, 다른 방법이 또한 유전층(330)에 의해 채워지지 않은 비어(305)의 나머지 부분에 제2 전극(335)으로서 도전 물질을 형성하기 위해 사용될 수 있다.Alternatively, electroless plating, followed by electrolytic plating of metals such as copper, can be used in one embodiment to form an electroplated metal layer that is placed on dielectric layer 330 as second electrode 335. In this embodiment, the second electrode 335 will generally have a hollow structure defined by the structure of the remaining portion of the via 305 not filled by the dielectric layer 330, and the remainder of the via 305 The part can be filled completely. Any portion of the via 305 that is not filled by the resulting electroplated metal layer in this embodiment may optionally be filled with, for example, a known polymer via plug. As in many of the methods described for the formation of the first electrode 125, other methods also form a conductive material as the second electrode 335 in the remaining portion of the via 305 not filled by the dielectric layer 330. Can be used to

도 3e에서, 제1 전극(325)을 제2 전극(335)과 분리시키기 위해 필요하다면 제2 전극(335)의 과잉 부분은 제거된다. 일 실시예로, 제2 전극(335)의 과잉 부분의 제거는 물질을 물리적으로 마멸시키기 위해 화학-기계적 평탄화(CMP)를 포함한다. 제2 전극(335)의 과잉 부분을 제거하는 것은 제1 면(315)에 놓인 유전층(330)의 일부를 제거하는 것을 포함한다. 제1 전극(325)과 제2 전극(335) 사이의 단락이나 브리징의 가능성을 줄이기 위해, 제1 면(315)에 놓인 유전층(330)의 적어도 일부를 유지하는 것을 바라지만, 이는 필요하지 않다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 제2 전극(335)의 과잉 부분의 제거는 제1 전극(325)의 표면 상에 분리된 부분(337)을 남길 것이다. 그러나, 제2 전극(335)의 이 분리된 부분(337)은 유전층(330)에 의해 제2 전극(335)과 분리되고, 제1 전극(325)의 기능을 방해하지 않기 때문에 중요하지 않다.In FIG. 3E, excess portion of the second electrode 335 is removed if necessary to separate the first electrode 325 from the second electrode 335. In one embodiment, removal of excess portion of second electrode 335 includes chemical-mechanical planarization (CMP) to physically wear the material. Removing the excess portion of the second electrode 335 includes removing a portion of the dielectric layer 330 lying on the first face 315. In order to reduce the possibility of shorting or bridging between the first electrode 325 and the second electrode 335, it is desired to retain at least a portion of the dielectric layer 330 lying on the first face 315, but this is not necessary. . As shown in FIG. 3E, removal of the excess portion of the second electrode 335 will leave a separate portion 337 on the surface of the first electrode 325. However, this separated portion 337 of the second electrode 335 is not important because it is separated from the second electrode 335 by the dielectric layer 330 and does not interfere with the function of the first electrode 325.

도 3f에서, 제1 절연층(350)은 제1 전극(325), 유전층(330) 및 제2 전극(335)에 놓이면서 형성되고, 제1 전극(325)의 일부 및 제2 전극(335)의 일부를 노출시키도록 패터닝된다. 콘택(340, 342)은 각각 제1 전극(325) 및 제2 전극(335)의 노출된 부분과 결합하도록 형성되고, 콘택(340, 342)은 모두 제1 면(315)에 인접하여 형성된다. 제2 절연층(355)은 콘택(340, 342) 및 제1 절연층(350)에 놓이면서 형성되고, 콘택(340)의 일부 및 콘택(342)의 일부를 노출시키도록 패터닝된다. 콘택(340)의 노출된 부분은 접지 전위(360)와 같은 제1 전위 소스와 결합하고, 콘택(342)의 노출된 부분은 공급 전위 Vcc(365)와 같은 제2 전위 소스에 결합한다. 결과로 초래된 자기 정렬 동축 커패시터(370)가 이 구조에서 전술한 바와 같이, 디커플링 및 전력 완충에 적용되지만, 커패시터(370)는 어떠한 전자 장치 응용에도 사용될 수 있다.In FIG. 3F, the first insulating layer 350 is formed while lying on the first electrode 325, the dielectric layer 330, and the second electrode 335, and a part of the first electrode 325 and the second electrode 335. Is patterned to expose a portion of the. The contacts 340 and 342 are formed to engage with the exposed portions of the first electrode 325 and the second electrode 335, respectively, and the contacts 340 and 342 are both formed adjacent to the first surface 315. . The second insulating layer 355 is formed while lying in the contacts 340 and 342 and the first insulating layer 350, and is patterned to expose a portion of the contact 340 and a portion of the contact 342. The exposed portion of contact 340 is coupled to a first potential source, such as ground potential 360, and the exposed portion of contact 342 is coupled to a second potential source, such as supply potential Vcc 365. The resulting self-aligned coaxial capacitor 370 is applied to decoupling and power buffering, as described above in this structure, but the capacitor 370 can be used for any electronic device application.

비어들에 형성된 동축 커패시터들의 다양한 실시예가 설명되었다. 다양한 실시예는 제2 전극을 규정하고 있는 개구부가 제1 전극 및 유전층의 퇴적의 성질에 의해 비어에 중심에 실질적으로 위치하는 점에서 자기 정렬된다. 이러한 자기 정렬 성질은 전술한 실시예를 도금된 비어에 유전 물질을 채우고, 이어서 유전 물질을 통하여 개구부를 드릴링하여 유전 물질의 일부를 제거하고, 그 개구부에 제2 전극을 형성하는 공정을 사용하여 비어들에 형성된 커패시터들과 구별되게 한다. 자기 정렬 동축 커패시터는 수천의 커패시터를 동시에 형성하는 데 사용될 수 있지만, 유전 물질을 통하여 개구부를 드릴링하는 것은 일반적으로 한 번에 대략 20개 이하로 제한될 것이기 때문에 많은 응용에서 더 적은 공정 단계를 필요로 한다. 자기 정렬 동축 커패시터는 더 얇은 유전층들을 갖도록 형성될 수 있어, 소정의 비어 직경에 대해 더 높은 레벨의 커패시턴스를 허용할 수 있다. 여기서 기술된 퇴적 기법들은 유전층의 궁극적인 두께에 대해 더 많은 제어를 더 허용하여 집적 회로 설계에서 더 많은 자유도를 허용한다. 다양한 실시예의 제2 전극은 유전 물질에 개구부를 드릴링하는 것보다 더 중심에 위치하기 때문에, 성능 및 신뢰도에서 더 빈틈없는 설계 허용오차 및 결과로 초래된 이득을 허용하는 감소된 공정의 가변성이 가능하다. 레이저 또는 기계식 드릴링의 표시 정확도(registration accuracy)는 현재 대략 20㎛ 정도이므로 유전체 두께를 대략 20㎛정도로 제한한다. 따라서, 다양한 실시예의 자기 정렬 동축 커패시터들은 유전 물질에 개구부를 드릴링함으로써 형성된 커패시터보다 1 내지 2차수 작은 크기의 인덕턴스 값이 가능하다.Various embodiments of coaxial capacitors formed in vias have been described. Various embodiments are self-aligned in that the opening defining the second electrode is substantially centered in the via by the nature of the deposition of the first electrode and the dielectric layer. This self-aligning property uses the embodiment described above to fill a plated via with a dielectric material, followed by drilling an opening through the dielectric material to remove some of the dielectric material and forming a second electrode in the opening. To distinguish them from the capacitors formed therein. Self-aligned coaxial capacitors can be used to simultaneously form thousands of capacitors, but many applications require fewer process steps because drilling holes through the dielectric material will generally be limited to approximately 20 or less at a time. do. Self-aligned coaxial capacitors can be formed with thinner dielectric layers, allowing higher levels of capacitance for a given via diameter. The deposition techniques described herein allow more control over the ultimate thickness of the dielectric layer, allowing more freedom in integrated circuit design. Because the second electrode of various embodiments is more centered than drilling openings in the dielectric material, reduced process variability is allowed allowing for tighter design tolerances and resulting gains in performance and reliability. . The registration accuracy of laser or mechanical drilling is currently about 20 μm, limiting the dielectric thickness to about 20 μm. Accordingly, self-aligned coaxial capacitors of various embodiments are capable of inductance values of one to two orders of magnitude smaller than capacitors formed by drilling openings in dielectric materials.

다양한 실시예의 동축 커패시터는 디커플링 및 전력 완충 응용에 사용하는데 적당하다. 이러한 응용에서, 종종 수천이 되는 복수의 동축 커패시터가 소망하는 레벨의 커패시턴스를 달성하기 위해 병렬로 결합될 것이 일반적으로 기대된다. 비어들에 커패시터들을 형성함으로써, 실질적으로 어떠한 부가적인 기판 면적(real estate) 즉, 표면 영역도 필요로 하지 않는다.The coaxial capacitors of the various embodiments are suitable for use in decoupling and power buffer applications. In such applications, it is generally expected that a plurality of coaxial capacitors, often several thousand, will be combined in parallel to achieve the desired level of capacitance. By forming capacitors in the vias, substantially no additional real estate, i.e., surface area, is required.

비록 특정 실시예가 여기서 도시되고 기술되었지만, 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 동일 목적을 달성하기 위해 계산된 어떠한 배치도 도시된 특정 실시예에 대해 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 많은 적용은 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 출원은 본 발명의 어떠한 응용 또는 변경도 커버하고자 한다. 본 발명은 다음의 청구항과 그로 인한 균등물에 의해서만 제한됨을 명백히 밝혀둔다.Although specific embodiments have been shown and described herein, those skilled in the art will understand that any arrangement calculated to achieve the same purpose may be substituted for the specific embodiments shown. Many applications of the invention will be apparent to those of ordinary skill in the art. Accordingly, this application is intended to cover any adaptations or variations of the present invention. It is manifestly apparent that this invention is limited only by the following claims and equivalents thereof.

Claims (30)

기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고 상기 기판의 제1 면 - 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 비어(via),A via extending from the first side of the substrate to the second side of the substrate with sidewalls defined by the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls, 상기 기판의 상기 제1 면의 적어도 일부 및 상기 비어의 상기 측벽들에 놓인 제1 전극,A first electrode overlying at least a portion of the first side of the substrate and the sidewalls of the via, 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓이고, 상기 비어의 나머지 부분이 채워지지 않도록 형성된 유전층, 및A dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode being in the sidewalls, the remaining portion of the via not filled; and 상기 비어의 상기 나머지 부분에 형성되는 제2 전극A second electrode formed in the remaining portion of the via 을 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 상기 비어를 완전히 채우며,The second electrode completely fills the via such that an external contact to the second electrode is external to the via in the layer on the substrate adjacent to the first surface and is connected to an electronic component, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are configured as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 전극은 구리를 포함하고 상기 유전층은 탄탈륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the first electrode comprises copper and the dielectric layer comprises tantalum oxide. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전층은 상기 제1 면에 놓인 상기 제1 전극의 제2 부분에 더 놓이는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the dielectric layer further lies on a second portion of the first electrode lying on the first face. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 전극 및 제1 전위 소스에 연결된 제1 콘택 및 A first contact connected to the first electrode and a first potential source and 상기 제2 전극 및 제2 전위 소스에 연결된 제2 콘택A second contact connected to the second electrode and a second potential source 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.Capacitor comprising a further. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 유기 기판 및 세라믹 기판으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the substrate is selected from the group consisting of an organic substrate and a ceramic substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 하나 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the substrate comprises one or more layers. 기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고, 상기 기판의 제1 면 - 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 비어,A via extending from the first side of the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls, to the second side of the substrate, having sidewalls defined by the substrate, 상기 비어의 상기 측벽들 및 상기 기판의 상기 제1 및 제2 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극,A first electrode lying on at least a portion of the sidewalls of the via and the first and second surfaces of the substrate, 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓이고, 상기 비어의 나머지 부분이 채워지지 않도록 퇴적된 유전층, 및A dielectric layer lying on at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode being in the sidewalls, and deposited so that the remaining portion of the via is not filled; 상기 비어의 상기 나머지 부분에 형성되는 제2 전극A second electrode formed in the remaining portion of the via 을 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 상기 비어를 완전히 채우며,The second electrode completely fills the via such that an external contact to the second electrode is external to the via in the layer on the substrate adjacent to the first surface and is connected to an electronic component, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are configured as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 기판의 상기 제2 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the second side of the substrate extends outwardly from the sidewalls. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 유전층은 상기 제1 면에 놓인 상기 제1 전극의 제2 부분에 더 놓이는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the dielectric layer further lies on a second portion of the first electrode lying on the first face. 기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고, 상기 기판의 제1 면 - 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 으로부터 상기 기판의 제2 면 - 상기 제2 면은 상기 측벽들로부터 내부로 연장됨 - 으로 연장되는 비어,A second side of the substrate from the first side of the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls, the second side extending inwardly from the sidewalls, having sidewalls defined by the substrate; A beer extending to 상기 비어의 상기 측벽들 및 상기 기판의 상기 제1 및 제2 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극,A first electrode lying on at least a portion of the sidewalls of the via and the first and second surfaces of the substrate, 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 연장됨 - 에 놓인 유전층 - 상기 유전층의 형성은 상기 유전층의 일부의 제거 없이도 상기 비어의 일부가 채워지지 않도록 함 -, 및A dielectric layer lying on at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode extending from the first side to the second side; formation of the dielectric layer allows the via to be removed without removal of a portion of the dielectric layer Prevents part of the from being filled-, and 상기 유전층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분을 완전히 채우면서 형성되는 제2 전극A second electrode formed while completely filling the portion of the via not filled by the dielectric layer 을 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택은 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 형성되며,The second electrode is formed such that an external contact to the second electrode is external to the via in a layer on the substrate adjacent to the first surface and connected to an electronic component. 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are configured as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 비어의 측벽들 및 기판의 제1 면의 적어도 일부 - 상기 비어의 상기 측벽들은 상기 기판의 상기 제1 면으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 상기 기판의 일부에 의해 규정되고, 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 에 놓인 제1 전극 층을 형성하는 단계, Sidewalls of the via and at least a portion of the first side of the substrate, wherein the sidewalls of the via are defined by a portion of the substrate extending from the first side of the substrate to the second side of the substrate, the first side Forming a first electrode layer overly extending from the sidewalls; 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극 층의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극 층의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 유전층을 형성하는 단계, 및Forming a dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, the first portion of the first electrode layer being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; and 상기 유전층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분에 도전 물질을 형성하는 단계를 포함하는 제2 전극을 형성하는 단계Forming a second electrode comprising forming a conductive material in the portion of the via not filled by the dielectric layer 를 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 상기 비어를 완전히 채우며,The second electrode completely fills the via such that an external contact to the second electrode is external to the via in the layer on the substrate adjacent to the first surface and is connected to an electronic component, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are formed as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 제1 전극 층을 형성하는 단계는 구리 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Forming the first electrode layer further comprises forming a copper layer. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 유전층을 형성하는 단계는,Forming the dielectric layer, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극 층의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극 층의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 금속 층을 형성하는 단계, 및Forming a metal layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, the first portion of the first electrode layer being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled, and 상기 금속 층을 양극산화처리(anodizing)하여 상기 유전층을 형성하는 단계Anodizing the metal layer to form the dielectric layer 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Capacitor forming method further comprising. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 유전층을 형성하는 단계는,Forming the dielectric layer, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극 층의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극 층의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 금속 층을 스퍼터링(sputtering)하는 단계, 및Sputtering a metal layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, the first portion of the first electrode layer being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; And 약산의 전해질에서 상기 금속 층을 양극산화처리하여 상기 유전층을 형성하는 단계Anodizing the metal layer in a weak acid electrolyte to form the dielectric layer 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Capacitor forming method further comprising. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 약산의 전해질은 유기산 희석 비수용액(organic acid dilute non-aqueous solution)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.The electrolyte of the weak acid is a capacitor forming method characterized in that it comprises an organic acid dilute non-aqueous solution. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 유기산 희석 비수용액은 중량으로 대략 5% 보다 적은 구연산(citric acid)의 비수용액인 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And said organic acid dilute non-aqueous solution is a non-aqueous solution of citric acid which is less than approximately 5% by weight. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 제2 전극을 형성하는 단계는 상기 유전층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분을 도전성 페이스트(conductive paste)로 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Forming a second electrode further comprises filling the portion of the via not filled by the dielectric layer with a conductive paste. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 제2 전극을 형성하는 단계는 과잉 물질(excess material)을 제거하여 상기 제1 전극이 상기 제2 전극과 분리되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Forming the second electrode further includes removing excess material such that the first electrode is separated from the second electrode. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 과잉 물질을 제거하는 단계는 상기 유전층의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법. Removing the excess material further includes removing a portion of the dielectric layer. 비어의 측벽들과 기판의 제1 면 및 상기 기판의 제2 면의 적어도 일부 - 상기 비어의 상기 측벽들은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 연장되는 상기 기판의 일부에 의해 규정되고, 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 에 놓인 제1 전극 층을 형성하는 단계,Sidewalls of the via and at least a portion of the first side of the substrate and the second side of the substrate—the sidewalls of the via are defined by a portion of the substrate extending from the first side to the second side; Forming a first electrode layer lying on the first side extending outwardly from the sidewalls, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극 층의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극 층의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 유전층을 형성하는 단계, 및Forming a dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, the first portion of the first electrode layer being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; and 상기 유전층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분에 도전 물질을 형성하는 단계를 포함하는 제2 전극을 형성하는 단계Forming a second electrode comprising forming a conductive material in the portion of the via not filled by the dielectric layer 를 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 상기 비어를 완전히 채우며,The second electrode completely fills the via such that an external contact to the second electrode is external to the via in the layer on the substrate adjacent to the first surface and is connected to an electronic component, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are formed as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 비어의 측벽들과 기판의 제1 면 및 상기 기판의 제2 면의 적어도 일부 - 상기 비어의 상기 측벽들은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 연장되는 상기 기판의 일부에 의해 규정되고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 에 놓인 제1 전극 층을 형성하는 단계,Sidewalls of the via and at least a portion of the first side of the substrate and the second side of the substrate—the sidewalls of the via are defined by a portion of the substrate extending from the first side to the second side; Forming a first electrode layer lying on the first side and the second side extending outwardly from the sidewalls, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극 층의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극 층의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 유전층을 형성하는 단계, 및Forming a dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, the first portion of the first electrode layer being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; and 상기 유전층에 놓여있는 제2 전극을 형성하는 단계Forming a second electrode overlying the dielectric layer 를 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 상기 비어를 완전히 채우며,The second electrode completely fills the via such that an external contact to the second electrode is external to the via in the layer on the substrate adjacent to the first surface and is connected to an electronic component, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are configured as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 비어의 측벽들, 기판의 제1 면의 적어도 일부 및 상기 기판의 제2 면 - 상기 비어의 상기 측벽들은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로 연장되는 상기 기판의 일부에 의해 규정되고, 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장되며, 상기 제2 면은 상기 측벽들로부터 내부로 연장됨 - 에 놓인 제1 전극 층을 형성하는 단계,Sidewalls of a via, at least a portion of a first side of the substrate and a second side of the substrate—the sidewalls of the via are defined by a portion of the substrate extending from the first side to the second side, Forming a first electrode layer, the first surface extending outwardly from the sidewalls, the second surface extending inwardly from the sidewalls, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극 층의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극 층의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 유전층을 형성하는 단계, 및Forming a dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode layer, the first portion of the first electrode layer being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; and 상기 유전층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분에 도전 물질을 형성하는 단계를 포함하는 제2 전극을 형성하는 단계Forming a second electrode comprising forming a conductive material in the portion of the via not filled by the dielectric layer 를 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 상기 비어를 완전히 채우며,The second electrode completely fills the via such that an external contact to the second electrode is external to the via in the layer on the substrate adjacent to the first surface and is connected to an electronic component, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are formed as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제1 전극에 연결된 제1 콘택을 형성하는 단계, 및Forming a first contact connected to the first electrode, and 상기 제2 전극에 연결된 제2 콘택을 형성하는 단계Forming a second contact connected to the second electrode 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Capacitor forming method further comprising. 비어의 측벽들 및 기판의 제1 면의 적어도 일부 - 상기 비어의 상기 측벽들은 상기 제1 면으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 상기 기판의 일부에 의해 규정되고, 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 에 놓인 제1 금속 시드 층(metal seed layer)을 형성하는 단계,Sidewalls of a via and at least a portion of a first side of the substrate, wherein the sidewalls of the via are defined by a portion of the substrate extending from the first side to the second side of the substrate, the first side being the sidewall Extending outwards from the field to form a first metal seed layer overlying, 상기 제1 금속 시드 층에 제2 금속 층을 전기분해적으로 도금(electrolytically plating)하여 제1 전극을 형성하는 단계,Electrolytically plating a second metal layer on the first metal seed layer to form a first electrode, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 제3 금속 층을 퇴적하는 단계,Depositing a third metal layer overlying at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode being in the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; 상기 제3 금속 층을 양극산화처리하여 유전층을 형성하는 단계,Anodizing the third metal layer to form a dielectric layer; 상기 제3 금속 층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분을 도전성 페이스트로 완전히 채움으로써 제2 전극을 형성하는 단계, 및Forming a second electrode by completely filling the portion of the via not filled by the third metal layer with a conductive paste, and 과잉 도전성 페이스트(excess conductive paste)를 제거하여 상기 제2 전극을 상기 제1 전극과 분리시키는 단계Removing the excess conductive paste to separate the second electrode from the first electrode 를 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 형성되며,The second electrode is formed such that an external contact to the second electrode is external to the via in a layer on the substrate adjacent to the first surface and connected to an electronic component. 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are formed as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제1 금속 시드 층 및 상기 제1 전극은 상기 기판의 상기 제2 면의 적어도 일부에 더 놓이는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.Wherein the first metal seed layer and the first electrode are further placed on at least a portion of the second side of the substrate. 제25항에 있어서, The method of claim 25, 상기 기판의 상기 제2 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the second side of the substrate extends outwardly from the sidewalls. 비어의 측벽들 및 기판의 제1 면의 적어도 일부 - 상기 비어의 상기 측벽들은 상기 제1 면으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 상기 기판의 일부에 의해 규정되고, 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 에 놓인 구리 시드 층(copper seed layer)을 형성하는 단계,Sidewalls of a via and at least a portion of a first side of the substrate, wherein the sidewalls of the via are defined by a portion of the substrate extending from the first side to the second side of the substrate, the first side being the sidewall Extending outwards from the grass-forming a copper seed layer overlying, 상기 구리 시드 층에 구리 층을 전기분해적으로 도금하여 제1 전극을 형성하는 단계,Electrolytically plating a copper layer on the copper seed layer to form a first electrode, 상기 비어의 일부가 채워지지 않은 채 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 탄탈륨 층을 퇴적하는 단계,Depositing a tantalum layer overlying at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode being within the sidewalls, wherein a portion of the via is not filled; 상기 탄탈륨 층을 양극산화처리하여 탄탈륨 산화물 유전층을 형성하는 단계,Anodizing the tantalum layer to form a tantalum oxide dielectric layer, 상기 탄탈륨 층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분을 도전성 페이스트로 완전히 채움으로써 제2 전극을 형성하는 단계, 및Forming a second electrode by completely filling the portion of the via not filled by the tantalum layer with a conductive paste, and 과잉 도전성 페이스트를 제거하여 상기 제2 전극을 상기 제1 전극과 분리시키는 단계Removing the excess conductive paste to separate the second electrode from the first electrode 를 포함하고,Including, 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 제1 면에 인접한 상기 기판상의 층에서 상기 비어 외부에 존재하여 전자 부품에 연결되도록 형성되며,The second electrode is formed such that an external contact to the second electrode is external to the via in a layer on the substrate adjacent to the first surface and connected to an electronic component. 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 형성 방법.And the first electrode, the second electrode and the dielectric layer are configured as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 전자 장치를 지지하는 기판의 복수의 비어중 하나에 이를 완전히 채우도록 형성되고, 실질적으로 원통형인 구조를 가지며, 상기 복수의 비어와 일대일의 관계를 갖는 복수의 자기 정렬(self-aligned) 동축 커패시터(coaxial capacitors) 각각에 대한 제1 전극을 제1 전위에 연결하는 단계, 및A plurality of self-aligned coaxial capacitors formed to completely fill one of the plurality of vias of the substrate supporting the electronic device, having a substantially cylindrical structure, and having a one-to-one relationship with the plurality of vias; connecting a first electrode for each of the coaxial capacitors to a first potential, and 상기 복수의 커패시터 각각에 대한 제2 전극 - 상기 제2 전극은 각 비어에 있는 상기 제1 전극 내에 배치되고, 유전층에 의해 상기 제1 전극과 분리됨 - 을 제2 전위에 연결하는 단계Connecting a second electrode for each of the plurality of capacitors, the second electrode disposed in the first electrode in each via, separated from the first electrode by a dielectric layer, to a second potential 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 작동 방법.Method of operating an electronic device comprising a. 제1 전위 소스,A first potential source, 제2 전위 소스, 및A second potential source, and 적어도 하나의 커패시터를 포함하고,At least one capacitor, 상기 커패시터는,The capacitor, 기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고, 상기 기판의 제1 면 - 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 비어,A via extending from the first side of the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls, to the second side of the substrate, having sidewalls defined by the substrate, 상기 비어의 상기 측벽들 및 상기 기판의 상기 제1 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극,A first electrode lying on at least a portion of the sidewalls of the via and the first surface of the substrate 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓이고, 상기 비어의 나머지 부분이 채워지지 않도록 형성된 유전층,A dielectric layer overlying at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode being in the sidewalls, the remaining portion of the via not filled; 상기 비어의 상기 나머지 부분에 형성되는 제2 전극 - 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 비어 외부에 존재하도록 상기 비어를 완전히 채우며, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성됨 - ,A second electrode formed in the remaining portion of the via-the second electrode completely fills the via so that an external contact to the second electrode is outside the via, the first electrode, the second electrode and The dielectric layer is configured as a self-aligned coaxial capacitor having a substantially cylindrical structure; 상기 제1 전극 및 상기 제1 전위 소스에 연결된 제1 콘택, 및A first contact connected to the first electrode and the first potential source, and 상기 제1 면에 인접한 부분 및 상기 제2 전극상에서 상기 제2 전극과 연결된 다른 부분을 갖는 상기 기판상의 제2 콘택 - 상기 제2 콘택은 상기 제2 전위 소스에 연결됨 -A second contact on the substrate having a portion adjacent the first surface and another portion connected to the second electrode on the second electrode, the second contact being connected to the second potential source 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.An electronic device comprising a. 제1 전위 소스,A first potential source, 제2 전위 소스, 및A second potential source, and 적어도 하나의 커패시터를 포함하고,At least one capacitor, 상기 커패시터는,The capacitor, 기판에 의해 규정된 측벽들을 갖고, 상기 기판의 제1 면 - 상기 제1 면은 상기 측벽들로부터 외부로 연장됨 - 으로부터 상기 기판의 제2 면으로 연장되는 비어,A via extending from the first side of the substrate, the first side extending outwardly from the sidewalls, to the second side of the substrate, having sidewalls defined by the substrate, 상기 비어의 상기 측벽들 및 상기 기판의 상기 제1 및 제2 면의 적어도 일부에 놓인 제1 전극,A first electrode lying on at least a portion of the sidewalls of the via and the first and second surfaces of the substrate, 상기 제1 전극의 적어도 제1 부분 - 상기 제1 전극의 상기 제1 부분은 상기 측벽들 내에 존재함 - 에 놓인 유전층 - 상기 유전층의 형성은 상기 유전층의 일부의 후속적인 제거 없이도 상기 비어의 일부가 채워지지 않도록 함 - ,A dielectric layer lying on at least a first portion of the first electrode, the first portion of the first electrode being in the sidewalls, wherein the formation of the dielectric layer is such that a portion of the via is removed without subsequent removal of the portion of the dielectric layer. Do not fill-, 상기 유전층에 의해 채워지지 않은 상기 비어의 상기 부분에 형성되는 제2 전극 - 상기 제2 전극은, 상기 제2 전극에 대한 외부 콘택이 상기 비어 외부에 존재하도록 상기 비어를 완전히 채우며, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 유전층은 실질적으로 원통형인 구조를 갖는 자기 정렬 동축 커패시터로서 구성됨 - ,A second electrode formed in said portion of said via not filled by said dielectric layer-said second electrode completely fills said via so that an external contact to said second electrode is outside said via, said first electrode Wherein the second electrode and the dielectric layer are configured as self-aligned coaxial capacitors having a substantially cylindrical structure. 상기 제1 전극 및 상기 제1 전위 소스에 연결된 제1 콘택, 및A first contact connected to the first electrode and the first potential source, and 상기 제1 면에 인접한 부분 및 상기 제2 전극상에서 상기 제2 전극과 연결된 다른 부분을 갖는 상기 기판상의 제2 콘택 - 상기 제2 콘택은 상기 제2 전위 소스에 연결됨 -A second contact on the substrate having a portion adjacent the first surface and another portion connected to the second electrode on the second electrode, the second contact being connected to the second potential source 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.An electronic device comprising a.
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